KR20020083660A - 반도체 장치 제조를 위한 베이크 장치 - Google Patents

Abstract

반도체장치 제조를 위한 베이크 장치가 개시되어 있다. 개시된 베이크 장치는 웨이퍼 안착 감지 센서가 설치된 베이크 플레이트, 센서의 안착 감지 신호를 변환하기 위한 입·출력부, 웨이퍼의 안착 상태를 판단하는 판단부 및 판단부의 결과에 의해 베이크 공정을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 베이크 장치는 웨이퍼의 안착 상태를 감지하는 안착 감지 센서의 신호에 의해 웨이퍼의 안착 상태를 판단하고, 그 판단 결과에 의해 베이크 공정을 제어함으로써 웨이퍼 안착 상태 불량으로 인한 베이크 공정 불량 및 패턴 형성 불량을 사전에 방지하고, 종래의 작업자가 직접 육안으로 확인하는 방식을 탈피하여 작업자의 시간 손실과 작업자의 판단 착오로 인한 공정 불량을 줄일 수 있다.

Description

반도체장치 제조를 위한 베이크 장치{BAKING APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICES}

본 발명은 반도체장치 제조를 위한 베이크(Bake) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼(Wafer)의 웨이퍼의 안착상태에 따라 베이크 공정을 제어하는 반도체장치 제조를 위한 베이크 장치에 관한 것이다.

반도체 칩(Chip)은 만들고자하는 전자회로를 설계하여 레이아웃(Layout)한 다음 이를 마스크로 제작하고, 준비된 웨이퍼에 영상전달을 행하여 만들어진다. 이는 여러 가지 미세 가공 기술의 개발에 의해 점점 고집적화되고 있는데, 설계된 회로를 마스크로 제작하고 마스크의 영상을 웨이퍼에 옮기는 사진식각공정은 회로의 형상을 가능하게 한다는 점에서 중요시되고 있다.

사진식각공정은 웨이퍼 세척, 감광막 도포, 소프트베이크(Softbake), 정열 및 노광, 현상, 하드베이크(Hardbake), 식각(Etching), 감광막 제거 및 웨이퍼 세척 공정으로 진행되는데, 이중에서도 베이크 공정은 감광막 속에 함유된 유기용제를 휘발시켜 감광막의 접착력, 내약품성 및 내구력을 증진시키는 목적으로 행해진다. 이는 감광막의 조건을 적절하게 조절하여 베이크 공정의 후속공정인 현상 및 식각공정을 용이하게 하여 영상을 전달하고자 하는 물질에 정확한 패턴 형성을 통해 소자의 전기적 특성을 향상시킨다는 점에서 정밀한 공정조건을 필요로 한다.

베이크는 크게 소프트베이크와 하드베이크로 구분되는데, 소프트베이크는 웨이퍼 혹은 마스크 기판에 감광막을 도포한 후, 상기 감광막에 용제를 열적으로 약하게 가열시켜 어느 정도 휘발시켜 줌으로써 상기 감광막의 접착력, 내약품성 및 내구력을 향상시켜 후속공정을 용이하게 하기 위함이며, 특히 베이크 조건은 노광 및 현상공정에서 감광막의 공정선폭 및 두께손실과 밀접한 관계를 지니고 있으므로 감광막 종류에 따른 지정된 온도 및 시간을 정확히 지켜야만 균일하고도 재현성 있는 형상을 얻을 수 있다. 한편 하드베이크는 상기 감광막을 현상한 후 보통 소프트베이크 온도보다 40~60℃ 정도 높은 온도에서 행하는데, 목적은 현상작업 후 감광막 자체 내에 잔존하는 여분의 용제 및 수분을 제거함으로써 감광막과 웨이퍼 표면간의 접착력을 증진시키고 아울러 감광막 자체의 내약품성 및 내구력을 증진시켜 다음 식각공정 및 이온화를 이용하는 공정을 용이하게 하기 위함이다.

상기의 베이크 공정을 위한 장치는 밀폐된 공간을 제공하는 챔버(Chamber), 상기 챔버내에 구비되는 베이크 플레이트, 상기 베이크 플레이트에 열을 가하는 히터(Heater), 상기 베이크 플레이트에 웨이퍼를 로딩하는 핀(Pin) 및 웨이퍼의 안정된 로딩을 제공하는 가이드(Guide)를 포함한다.

도 1은 종래의 베이크 플레이트를 설명하기 위한 평면도이다.

도 1를 참조하여 설명하면, 베이크 플레이트(10)를 관통하고 베이크 플레이트(10)의 중심에서 일정 간격으로 3개의 지점에 설치되고, 웨이퍼(12)를 지지하여 베이크 플레이트(10) 상면에 웨이퍼(12)를 위에서 아래로 안착시킬 수 있는 로딩핀(14)이 설치되어 있다. 또한, 베이크 플레이트(10)의 외측 4개소에 일정 간격으로 웨이퍼(12)를 베이크 플레이트(10)의 중앙으로 안착시키기 위한 경사진 웨이퍼 가이드(16)가 설치되어 있다.

도 2는 종래의 베이크 플레이트 상에 웨이퍼가 안착되는 모습을 보여주는 측단면도이다.

도 2를 참조하면, 베이크 공정을 수행하기 위해 제공되는 밀폐된 챔버(22) 내부에 베이크 플레이트(10)가 설치되고, 베이크 플레이트(10)의 하부에는 베이크 플레이트(10)를 가열하는 히터(20)가 설치되어 있다. 로봇(도시되지 않음)에 의해 로딩되는 웨이퍼(10)가 로딩 핀(14) 위에 안착되면, 로딩 핀(14)은 하강하여 베이크 플레이트(10) 상에 웨이퍼(12)를 안착시킨다. 도면상의 화살표는 로딩 핀(14)의 동작 방향을 표시한다.

그런데, 베이크 플레이트 상에 세척 불량으로 인한 파티클(Particle)이 잔존하는 경우, 웨이퍼가 로딩될 때 웨이퍼의 한쪽면이 들리는 경우가 발생한다.

도 3은 종래의 베이크 플레이트 상에 파티클이 존재하는 경우를 보여주는 측단면도이다.

도 3을 참조하면, 상기한 바와 같이 웨이퍼(12)가 로딩 핀(14)에 의해 베이크 플레이트(10) 상에 안착될 때, 베이크 플레이트(10) 상에 잔류하는 파티클(18)로 인해 웨이퍼(12)의 한쪽이 들리게 된다.

상기 웨이퍼가 베이크 플레이트 상에 완벽하게 안착되지 않은 상태에서 베이크 공정이 진행되면 웨이퍼는 균일하게 가열되지 않고 부위별 온도차이가 발생하게된다. 이런 이유로 감광막의 두께가 전체적으로 균일하지 못하게 되고 반도체에서 요구하는 정상적인 패턴 형성이 어렵게 된다. 따라서 작업자는 베이크 플레이트로 웨이퍼가 로딩될 때 웨이퍼의 안착 상태를 항상 육안으로 확인하고, 베이크 공정을 진행해야 하는데, 이러한 작업 공정은 작업자의 불필요한 시간적 손실과 작업자의 판단 착오로 인한 공정 결함의 우려를 가지고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 베이크 플레이트에 웨이퍼가 로딩될 때 작업자가 직접 육안으로 웨이퍼의 안착 상태를 확인하지 않고, 안착 감지 센서에 의해 웨이퍼의 안착 상태를 확인하여 공정을 제어하는 베이크 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 베이크 플레이트를 설명하기 위한 평면도이다.

도 2는 종래의 웨이퍼 안착 상태를 설명하기 위한 개략 단면도이다.

도 3은 종래의 웨이퍼 안착 상태를 설명하기 위한 개략 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 플레이트를 설명하기 위한 평면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치를 설명하기 위한 장치 구성도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 공정을 설명하기 위한 순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 40 : 베이크 플레이트 12, 42 : 웨이퍼

14, 44 : 웨이퍼 로딩 핀 16, 46 : 웨이퍼 가이드

18, 48 : 파티클 20, 50 : 히터

22 : 챔버 52 : 전원공급장치

54 : 핀 구동 장치 100 : 높이 감지 센서

102 : 입력부 104 : 판단부

106 : 출력부 108 : 경보부

110 : 제어부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 베이크 공정을 수행하기 위해 웨이퍼가 안착되는 원형의 베이크 플레이트, 상기 베이크 플레이트 상에 위치하여 상기 웨이퍼의 안착 상태를 감지하는 안착 감지 센서, 상기 높이 감지 센서에서 발생되는 안착 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 바꾸기 위해 안착 감지 센서와 연결되는 입력부, 상기 입력부에서 변환된 안착 신호에 의해 웨이퍼의 안착상태를 판단하기 위해 입력부와 연결되는 판단부, 상기 판단부의 결과 신호를 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환시키기 위해 판단부와 연결되는 출력부, 상기 출력부에서 변환된 결과 신호에 따라 작업자에게 웨이퍼의 안착상태를 알려주기 위해 출력부와 연결되는 경보부 및 상기 판단부의 결과 신호에 따라 공정을 제어하기 위해 판단부와 연결되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조를 위한 베이크 장치를 제공한다.

상기 베이크 장치에 사용되는 웨이퍼 안착 감지 센서는 베이크 장치의 구조화 설치 조건에 따라 베이크 플레이트 상에 안착되는 웨이퍼의 높이를 감지하는 높이 감지 센서, 웨이퍼의 안착에 따른 압력 변화를 감지하는 압력 센서 및 웨이퍼의 상태를 빛을 이용하여 감지하는 광센서 등 다양한 센서를 사용할 수 있다.

상기 안착 감지 센서는 상기 베이크 플레이트 상에 2개 이상 설치되며, 웨이퍼가 상기 베이크 플레이트에 로딩되면, 웨이퍼의 안착 상태를 전기적 신호로 변환시킨다. 변환된 전기적 신호는 입력부로 보내지고, 상기 입력부에서 디지털 신호로 변환되어 판단부로 보내진다. 상기 판단부에서는 각각의 안착 감지 센서의 신호를 분석하여 웨이퍼의 안착 상태를 판단하게 되고, 판단 결과 신호를 제어부와 출력부로 보낸다. 상기 출력부는 상기 판단 결과 신호를 아날로그 신호로 변환하여 경보부로 보내게 된다. 상기 높이 감지 센서의 높이 신호에 대한 판단부의 분석 결과가 웨이퍼의 안착 불량일 경우, 상기 제어부는 공정을 중단시키고, 상기 경보부는 작업자에게 이 사실을 알리는 역할을 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 본 발명의 바람직한 일 실시예는 웨이퍼의 안착 상태를 감지하는 센서로써 웨이퍼가 베이크 플레이트로 로딩될 때, 웨이퍼의 높이를 감지하는 높이 감지 센서를 사용하는 베이크 장치를 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 플레이트에 높이 감지 센서가 장착된 모습을 보여주는 평면도이다.

도 4를 참조하면, 베이크 장치는 종래의 구성요소인 베이크 플레이트(40), 웨이퍼 로딩 핀(44) 및 웨이퍼 가이드(46)를 동일하게 포함하고, 베이크 플레이트(40) 상의 4개소에 웨이퍼의 안착 상태를 감지하기 위한 웨이퍼의 높이 감지 센서(100)가 설치된다.

베이크 플레이트(40) 상에 파티클(48)이 잔존하는 경우, 웨이퍼(42)는 정상적으로 안착되지 못하고 한 쪽이 들리게 된다. 이러한 웨이퍼(42)의 비정상적인 안착 상태는 베이크 플레이트(40) 상의 높이 감지 센서(100)로 하여금 서로 다른 높이 신호를 발생시킨다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치의 구성을 보여주는 장치 구성도이다.

도 5를 참조하면, 핀 구동 장치(54)에 의해 구동되는 웨이퍼 로딩 핀(44)에 의해 웨이퍼(42)가 베이크 플레이트(40) 상에 안착된다. 베이크 플레이트(40) 상의 높이 감지 센서(100)는 같거나 서로 다른 높이 신호를 입력부(102)로 보내고, 입력부(102)는 높이 감지 센서(100)에서 보내진 각각의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해서 판단부(104)로 보낸다. 높이 감지 센서(100)에서 보내진 신호는 웨이퍼(42)의 상태를 판단할 수 있는 데이터로서 사용되고, 상기의 데이터로부터 판단되어진 출력 신호는 제어부(110) 및 출력부(106)로 보내진다. 출력부(106)에서는 판단부(104)에서 보내어진 출력 신호를 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환하여 경보부(108)로 보낸다.

베이크 플레이트(40) 상에 웨이퍼(42)가 정상적으로 안착되면, 높이 감지 센서(100)들은 서로 같은 높이 신호를 입력부(102)를 보낸다. 입력부(102)는 상기 입력 신호를 디지털 신호로 변환시켜 판단부(104)로 보내고, 판단부(104)는 이 신호들을 비교 분석해서 결과 신호를 제어부(110)로 보낸다. 출력 신호에 따라 제어부(110)는 전원공급장치(52)를 통해 기 설정된 온도로 히터(50)를 가열시킨다. 정상적으로 베이크 공정이 끝나면 웨이퍼(42)는 언로딩되고 베이크 공정이 종료된다.

그러나 베이크 플레이트(40) 상에 파티클(48)로 인해 웨이퍼(42)가 정상적인 베이킹 위치에서 벗어날 경우, 각각의 높이 감지 센서(100)는 서로 다른 입력 신호를 발생시키고, 상기 입력 신호에 의한 판단부(104)의 결과 신호는 제어부(110)로 보내진다. 제어부(110)는 상기 결과 신호에 따라 전원공급장치(52)를 통해 히터(50)의 전원 공급을 중단시킨다. 또한 판단부(104)는 출력부(106)를 통해 경보부(108)로 상기 결과 신호를 보내고, 경보부(108)는 작업자에게 웨이퍼(42)의 비정상적인 안착상태를 알린다. 작업자에 의해 웨이퍼(42)의 안착상태가 교정된 후 정상적인 베이크 공정이 수행된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 공정의 순서도이다.

도 6을 참조하면, 200단계에서 로봇에 의해 웨이퍼가 로딩되고, 202단계에서 로딩 핀에 의해 상기 웨이퍼는 베이크 플레이트 상에 안착된다. 이때, 204단계에서 높이 감지 센서는 각 지점에서 웨이퍼의 높이 신호를 발생시키고, 상기 높이 신호는 입력부를 거쳐 판단부로 보내진다. 206단계에서 상기 판단부는 상기 입력부에서 보내진 신호를 비교 분석하여 그 결과를 제어부로 보내고, 출력부를 통해 경보부로 보낸다. 이때, 상기 웨이퍼의 안착 상태가 비정상적일 경우, 208단계에서 상기 제어부는 상기 판단부의 결과 신호에 따라 베이크 공정을 중단시키고, 상기 경보부는 작업자에게 이 사실을 알린다. 작업자는 상기 경보부에 의해 상황을 접수하고 상기 웨이퍼의 안착상태를 교정한 후 다시 베이크 공정을 진행시킨다. 상기 웨이퍼의 상태가 정상일 경우에는 210단계에서 베이크 공정을 정상적으로 진행하고, 212단계에서 웨이퍼가 언로딩되어 베이크 공정이 종료된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 베이크 플레이트 상에 잔류하는 파티클로 인한 웨이퍼의 안착 불량으로 야기되는 베이크 공정 불량 및 패턴 형성 불량을 웨이퍼의 안착 상태를 감지하고 공정을 제어함으로써 사전에 방지하고, 작업자가 육안으로 웨이퍼의 안착 상태를 확인하던 종래의 방식을 탈피하여 작업자의 불필요한 시간 손실과 작업자의 판단 착오로 인한 공정 결함을 줄일 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 베이크 공정을 수행하기 위해 웨이퍼가 안착되는 원형의 베이크 플레이트;

   상기 베이크 플레이트 상에 위치하여 상기 웨이퍼의 안착을 감지하는 안착감지 센서;

   상기 안착감지 센서에서 발생되는 안착신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 바꾸기 위해 안착감지 센서와 연결되는 입력부;

   상기 입력부에서 변환된 안착신호에 의해 웨이퍼의 안착상태를 판단하기 위해 입력부와 연결되는 판단부;

   상기 판단부의 결과신호를 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환시키기 위해 판단부와 연결되는 출력부;

   상기 출력부에서 변환된 결과신호에 따라 작업자에게 웨이퍼의 안착상태를 알려주기 위해 출력부와 연결되는 경보부; 및

   상기 판단부의 결과신호에 따라 공정을 제어하기 위해 판단부와 연결되는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조를 위한 베이크 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 안착감지 센서는 상기 베이크 플레이트의 동심원상에 등간격으로 2개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조를 위한 베이크 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 안착감지 센서로써 상기 베이크 플레이트의 동심원상에 등간격으로 2개 이상 설치되고, 안착된 웨이퍼의 높이를 감지하는 높이 감지 센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조를 위한 베이크 장치.